antriebstechnik 12/2017

16
1
0.5
Sensorlose aktive Schwingungsdämpfung: Anlauf- und
Bremsvorgang; Drehzahlsollwert: n * = 0,1 → 1,0 → 0,1;
Leerlauf m w
= 0; Zweimassendrehschwinger: J A
= J M
;
f 0
= 19,6 Hz
measured
17
1.5
1
Sprungförmige Laständerung: Lastmoment:
= 0 → 0,5 → 0 → – 0,5 → 0; Drehzahlsollwert: n * = 0,1;
Zweimassendrehschwinger: J A
= J M
= 0,06 kg m 2 ; f 0
= 19,6 Hz;
Klassische Drehzahlregelung mit gemessener
Motordrehzahl
calculated
estimated
m Wel
0
m i
0.5
0
–0.5
–0.5
–1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
t/s
–1
–1.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
t/s
Zeitliche Verläufe des Wellenmomentes m Wel
(t):
ohne Parameterverstimmung
Zeitliche Verläufe von „gemessenem“ und geschätztem Luftspaltmoment m i
(t)
1
0.5
measured
1.5
1
0.5
calculated
estimated
m Wel
0
m Wel
0
–0.5
–0.5
–1
–1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
t/s
–1.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
t/s
Zeitliche Verläufe des Wellenmomentes m Wel
(t):
Parameterverstimmung (J A
/J M
) Obs
= 0.8 (J A
/J M
)
Zeitliche Verläufe von gemessenem und geschätztem Wellenmoment m Wel
(t)
maschinen mit Kurzschlussläufer. Beide ASM sind über eine
elas tische Stahlwelle gekoppelt. Der dadurch entstehende Zweimassendrehschwinger
hat die Parameter: J M
= J A
= 0,06 kg m 2 ,
f 0
= 19,6 Hz.
Die erste als Versuchsmaschine dienende ASMKL wird entweder
klassisch feldorientiert oder zustandsgeregelt, die zweite
als Belastungsmaschine dienende ASM wird drehmomentgeregelt
betrieben.
Zur Messung der Motordrehzahl n M
(t), der Lastdrehzahl n A
(t),
des Wellenmomentes m Wel
(t), des Luftspaltmomentes m i
(t)
und des Last- bzw. Antriebsmomentes m w
(t) sind an beiden
ASM hochauflösende IGR´s angebracht. Das „gemessene“ Luftspaltmoment
der antreibenden ASM wird aus der gemessenen
Motordrehzahl n M
(t) und dem gemessenen Wellenmoment m Wel
(t)
über
ermittelt.
In analoger Weise wird das „gemessene“ Lastmoment m w
(t) aus
dem gemessenen Wellenmoment m Wel
(t) und der gemessenen
Lastdrehzahl m A
(t) über
bestimmt.
Alle Größen sind normiert dargestellt, wodurch die Ergebnisse
relativ allgemeingültig werden. Für die normierte Zeit gilt: t‘ = t/T N
,
wobei T N
= 20 ms = Netzperiodendauer.
Bei der Normierung der Drehmomente und der Drehzahlen sind
das Nennmoment bzw. die synchrone Drehzahl der ASM bei Speisung
mit Nennfrequenz als Bezugsgrößen gewählt worden:
Bild 09 zeigt das Leistungsvermögen der Schätzeinrichtung für
Antriebe mit ASMKL und schwingungsfähigem mechanischem
System nach Bild 03. Für den dynamisch härtesten Betriebsfall
„Periodisches Reversieren“ sind
n das „gemessene“ und geschätzte (Index obs = observer) Luftspaltmoment
m i
(t) der ASMKL,
n das gemessene und geschätzte Wellenmoment m Wel
(t),
n die gemessene und geschätzte Motordrehzahl n M
(t) (Drehzahl
der ASMKL) und
n die gemessene und geschätzte Lastdrehzahl n A
(t)
jeweils einander gegenübergestellt.
Außerdem ist der zeitliche Verlauf der sättigungsabhängigen Ständerhauptreaktanz
X h
(t) während eines Reversiervorganges dargestellt.
Die ASMKL wird dabei feldorientiert drehmomentgeregelt betrieben.
Beim Erreichen der Umschaltdrehzahlen n u
= 1,0 ± 0,4 wird der Sollwert
des Luftspaltmomentes = ± 0,8 umgepolt. Man erkennt, dass
die für eine aktive Schwingungsdämpfung benötigten Zustandsgrößen
des mechanischen Systems mit hoher Genauigkeit aus den
gemessenen Ständerspannungen und Ständerströmen der ASMKL
rekonstruiert werden. Man sieht auch, dass es für eine hohe Schätzgenauigkeit
notwendig ist, die Sättigungsabhängigkeit der Ständerhauptreaktanz
X h
zu berücksichtigen. Sie ändert sich während eines
Reversiervorganges um ± 20 % gegenüber ihrem Mittelwert.
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